KR101703879B1

KR101703879B1 - 입제형 비료 조성물

Info

Publication number: KR101703879B1
Application number: KR1020160048884A
Authority: KR
Inventors: 김영초; 정일오
Original assignee: 유한회사 케이바이오환경
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2036-04-21

Abstract

본 발명은 식물 부산물, 토착미생물, 및 카놀라유 기반 접착제를 포함하는 입제형 비료 조성물에 관한 것으로, 폐기되는 부산물을 이용하고, 지역 특이적으로 형성된 토착미생물군을 이용하며, 화학 접착제가 아닌 천연물 유래의 카놀라유 기반 접착제를 이용함으로써, 환경오염이 적으면서도 토양을 효과적으로 복원하고, 작물 생육을 증진시키는 효과가 있다.

Description

입제형 비료 조성물{Granular Fertilizer Composition}

본 발명은 식물 부산물, 토착미생물, 및 카놀라유 기반 접착제를 포함하는 입제형 비료 조성물에 관한 것이다.

농업분야에서 화학비료 및 농약의 과다한 사용은 환경오염 및 생태계 파괴 등의 문제를 초래하고 있다. 예를 들어, 토지에 가해진 화학비료 및 농약으로부터 용탈 및 분해되는 질소(N) 또는 인(P)은 하천 또는 지하수에 축적되어 수질오염의 원인이 되고, 병충해 방지를 위해 사용되는 농약은 이에 노출되는 인체에 대해 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 이것이 축적된 농작물을 섭취할 경우 체내에 축적되므로 많은 질환의 원인을 제공한다. 또한, 농약 및 화학비료의 사용은 토양을 산성화시키고 회복하기 어려울 정도로 토양의 자정력을 상실시키는 원인을 제공한다. 따라서 농작물 생산량을 증가시키면서도 이러한 환경오염 등의 문제를 최소화시키기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.

또한 친환경 재배로 무농약 재배나 유기농 재배에 사용되고 있는 유기질 비료, 또는 중국 등 외국에서 수입한 원료로 만들어진 유박 비료 등이 효과가 미흡한데도 높은 가격에 거래되고 있다. 한편으로는 원료로서 유전자변형식물(GMO)도 이용하고 있으나 인체에 미치는 영향에 대한 검토가 미흡하여 신뢰성이 떨어지는 실정이다.

유기질 비료로서 어박, 골분, 대두박, 자연 비료로서 구비, 퇴비, 부숙강, 초목회, 녹비, 분뇨 잔재, 부엽토, 맥주 슬러지 등이 사용되고 있으며, 유기질 비료는 대부분 입제 형태로 공급되고 있으나 입제 성형 과정에서 사용되는 화학 접착제로 인해 토양과 수질이 악화되는 사례가 많다. 따라서, 천연물 유래의 물질을 사용하여 환경 오염을 유발하지 않고, 인간에게 해가 되지 않으면서, 추가 비용이 지출되는 성분 투입 없이 보다 경제적으로 제조되는 유기질 비료의 개발이 필요한 실정이다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 수분이 일정량 제거되고, 숙성된 축산분뇨퇴비를 선별하고 분쇄한 후 건조시켜 첨가제와 결착제를 혼합하여 펠렛 퇴비를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 특허문헌 1의 경우 첨가제를 추가로 첨가해야 하고, 펠렛퇴비를 제조하기 위해 제작된 펠렛 제조 장치가 필요하여 생산비용이 증가하는 문제점이 있다.

한편, 농약을 처리하지 않거나, 유기농으로 재배하여 친환경 농작물을 재배할 경우, 미생물 자재가 토양 관리용 자재와 작물생육용관리 자재로 유통되고 있다. 하지만 공급되는 미생물 자재가 단일 종으로 구성되므로 구입비가 비싸고, 단일 종을 배양하기 위해서 고가의 배양시설물이 투입되는 생산 원가가 높았다. 또한 배양된 미생물 자재를 시비할 경우 초기에는 어느 정도 토양이 복원되고 있으나, 작물 생육의 효과가 미흡하고 지속적이지 않아 추비를 계속해야 하는 문제점이 있었다. 또한 토착미생물을 이용하여 비료를 제조하기도 하나, 대부분 액상 형태로서는 과도한 수분으로 인해 쉽게 변질되어 장기간 보관이 어려웠다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들은 식물 가공 공정에서 발생하는 부산물을 이용하고, 단일 종으로 구성된 미생물자재를 대신하여 지역별로 형성되어 있는 미생물군인 토착미생물을 이용하며, 화학 접착제가 아닌 천연물 유래의 접착제를 사용하여 자연 발효 입제형 비료를 제조함으로써, 제조된 입제형 비료가 보관이 용이하고, 작물 생육시 필요한 균형 잡힌 영양분을 공급하고 병해충 발생을 방지하며 생육을 촉진하며, 생태계를 복원하는 효과가 있으며, 이러한 효과들이 지효성인 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

한국 등록특허 제680742호

본 발명의 목적은 종래에 입제형 비료 제조시 필요한 제조 장치나, 화학 첨가제의 사용 없이 천연물 유래의 재료만을 사용하여 제조한 입제형 비료를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 식물 부산물; 토착미생물; 및 카놀라유 기반 접착제;를 포함하는 입제형 비료 조성물을 제공한다.

본 발명의 입제형 비료는 식물 부산물, 토착미생물, 및 카놀라유 기반의 접착제를 포함함으로써, 생산 원가가 낮으면서도 토착미생물에 의한 토양 복원 효과가 있고 작물 생육에 도움을 주며, 화학 첨가제 대신에 카놀라유 기반의 접착제를 사용하여 입제형 비료가 가능하므로 환경 오염이 적은 효과가 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 토착미생물을 채취하는 과정을 나타낸다.
도 2은 토착미생물을 발효시키기 위해서 부엽토를 물에 넣고, 3일 후, 7일 후의 배양액의 상태이다.
도 3은 토착미생물 원액으로부터 부엽토 및 배지를 여과하기 위한 여과 거름망이다.
도 4는 토착미생물 원액에 커피박, 쌀겨, 계분, 황토를 혼합하여 7일, 10일 및 15일 동안 발효 후 발효된 상태를 나타낸다.
도 5는 제조가 완료된 황토유황합제 원액이다.
도 6은 제조가 완료된 접착제 원액이다.
도 7은 접착제 제조시 첨가되는 성분의 함량을 다르게 하였을 때 접착제의 상태를 나타낸다.
도 8은 접착제 제조시 카놀라유대신에 콩기름, 옥수수유 및 해바라기유를 각각 사용하였을 때 접착제의 상태를 나타낸다.
도 9는 실시예 1의 방법으로 제조한 입제와, 접착제 제조시 카놀라유대신에 콩기름, 옥수수유를 사용한 경우의 접착제를 각각 사용하여 제조한 입제들을 물에 침지한 후의 상태를 나타낸다.
도 10은 실시예 1의 방법으로 제조한 입제이다.
도 11은 농약과 화학 비료를 처리한 일반 관행으로 재배된 포장과 본 발명의 입제형 비료만 처리한 포장에서 각각 재배한 벼의 생육 결과이다.
도 12는 모내기한 논에 이끼 발생시에 본 발명의 입제형 비료 처리시의 효과를 촬영한 사진이다.
도 13은 농약과 화학 비료를 처리한 일반 관행으로 재배된 포장, 유기농 재배, 및 본 발명의 입제형 비료만 처리한 포장에서 각각 모내기한 후의 벼의 활착 상태이다.
도 14는 본 발명의 입제형 비료를 처리한 논에 서식하는 생물들을 조사한 결과이다.
도 15는 농약과 화학 비료를 처리한 일반 관행으로 재배된 포장, 유기농 재배, 및 본 발명의 입제형 비료만 처리한 포장에서 각각 재배된 고추이다.
도 16 내지 도 17은 농약과 화학 비료를 처리한 일반 관행으로 재배된 포장 및 본 발명의 입제형 비료만 처리한 포장에서 각각 재배된 배추이다.
도 18은 농약과 화학 비료를 처리한 일반 관행으로 재배된 포장 및 본 발명의 입제형 비료만 처리한 포장에서 각각 재배된 배추의 절단면이다.

먼저, 본 발명의 명세서에서 이용된 용어를 설명한다.

본 발명에서 건조중량은 토착미생물의 경우 2~5mm 크기의 망에 넣어 여과하여 부엽토, 배지(감자, 돼지감자, 고구마 등)와 같은 불순물 성분을 제거하고 0.45㎛ 필터로 여과하여 걸러진 고체 성분의 건조중량을 나타내고, 황토유황합제나, 접착제와 같은 액상 원료 물질의 경우 0.45㎛ 필터로 여과하여 걸러진 고체 성분의 건조중량을 나타낸다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면은 식물 부산물; 토착미생물; 및 카놀라유 기반 접착제;를 포함하는 입제형 비료 조성물을 제공한다.

상기 카놀라유 기반 접착제는 염기성 물질, 카놀라유를 0.1~3 : 5~10의 중량비로 포함하는 혼합물일 수 있고, 바람직하게는 0.3~2.7 : 5.5~9.5의 중량비로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.5~2.5 : 6~9의 중량비로 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 취급의 편의상 용매로서 물을 더 포함하는 카놀라유 기반 접착제를 사용하여 입제형 비료 조성물을 제조할 수 있는데, 이 경우에는 물 : 염기성 물질 : 카놀라유의 중량비는 0.1~3 : 0.1~3 : 5~10로 조정한 것을 사용할 수 있다.

상기 염기성 물질은 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 구연산나트륨, 암모니아, 메톡시화나트륨 및 아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

상기 수산화칼륨의 비율이 상기 비율의 하한값 미만으로 포함될 경우에는 수산화칼륨 40% 감량시 카놀라유와 물에 쉽게 용해되어 묽어져 접착력이 없으므로 사용하기 곤란한 문제점이 있다(도 7 참조). 상기 수산화칼륨의 비율이 상기 비율의 상한값을 초과하여 포함될 경우에는 수산화칼륨을 40% 증량하였을 때는 카놀라유와 물에 혼합이 어려워 일부는 겔 상태가 되고, 일부는 묽게 혼합되어 사용하기 곤란하며 5~10%증량시에는 접착제로 사용은 가능하나 작물수확이 촉진될 우려가 있다(도 7 참조).

상기 카놀라유가 상기 비율의 하한값 미만으로 포함될 경우에는 접착제의 점도가 충분하지 않으므로, 입제가 형성되지 않거나, 균일한 입경을 가지지 않고, 입제가 부스러지는 문제점이 있다. 또한, 상기 카놀라유가 상기 비율의 상한값을 초과하여 포함될 경우에는 생산 원가 측면에서 비경제적이며, 카놀라유와 수산화칼륨이 물에 용해되어 겔 화되므로 접착제로 사용하기 어려운 점이 있다(도 7 참조). 상기 접착제는 원액으로 이용할 수 있으며, 필요에 따라 희석하여 사용할 수도 있다.

상기 혼합물은 10~40℃에서 1일~20일 동안 숙성될 수 있고, 바람직하게는 15~35℃에서 2일~17일 동안 숙성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20~30℃에서 3일~15일 동안 숙성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 상기 온도 범위의 하한값 미만에서 숙성시킬 경우 물과 카놀라유층이 혼합되지 않고 분리되어 균일하게 혼합되지 않을 수 있고, 상기 온도 범위의 상한값을 초과하여 숙성시킬 경우 고온을 유지하기 위한 설비로 인한 생산 원가가 증가되고, 카놀라유의 성분이 변질되어 접착제 혼합물을 입제형 비료의 제조에 사용했을 때 입제 형태가 제조되지 않는 문제점이 있다. 본 발명의 한 실시예에서는 접착제 혼합물 제조 후에 봄부터 가을까지는 노지에서 10일 동안 숙성시켰다.

상기 토착미생물은 지역별로 채취되는 것이며, 시비하고자 하는 해당 지역에 이미 장기간 현장에서 토착되어 형성된 토착미생물을 이용하므로, 지역에 적합하게 토양을 효과적으로 복원할 수 있다. 본 발명의 입제의 경우 종래에 자체 원료를 발효시켜 가루 또는 펠렛으로 공급한 것과 다르게, 토착미생물을 식물 부산물, 축산 분뇨, 황토유황합제 및 카놀라유 기반의 접착제와 함께 발효하여 입제 자체에 토착미생물이 포함되도록 하였다. 토착미생물은 입제의 표면뿐만 아니라 중심 쪽에도 위치하므로 입자가 서서히 분해되면서 토착미생물도 입자 밖으로 서서히 노출되므로 토양 복원 효과, 작물 생육 촉진 효과가 단발성이 아니고, 지효성이게 된다.

본 발명의 토착미생물은 채취된 채로 이용될 수 있고, 채취된 토착미생물을 배양하여 증균한 배양액으로 이용되거나, 상기 배양액을 실온(20℃~30℃)에서 건조하여 제조된 건조물 형태로 이용될 수 있다. 채취된 토착미생물 배양시 사용되는 탄소원은 식물 또는 식물로부터 제조된 것으로서, 탄소원을 제공할 수 있는 재료이면 제한없이 사용될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서는 토착미생물 배양시 탄소원으로서 고구마, 감자 또는 돼지감자를 삶아 사용하였다.

상기 입제형 비료 조성물은 축산 분뇨, 황토, 쌀겨, 커피박 천매암 및 황토유황합제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니하며, 일반적으로 토양 및 작물생육에 사용되는 자재로서 유기농산물생산에 사용가능한 천연 성분들이 첨가되어야 한다.

상기 황토유황합제는 유황, 수산화나트륨, 물, 황토, 천매암, 소금 및 패화석을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 상기 황토유황합제는 첨가되는 성분을 모두 혼합하여 제조될 수 있고, 또는 상기 황토유황합제는 유황, 수산화나트륨, 물을 먼저 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고, 1차 혼합물에 황토 분말, 천매암 분말, 소금 및 패화석을 첨가하여 제조될 수 있다. 상기 황토유황합제는 원액으로 이용할 수 있으며, 필요에 따라 희석하여 사용할 수 있다.

상기 식물 부산물은 커피박 및 쌀겨 중 적어도 하나일 수 있고, 바람직하게는 커피박 및 쌀겨 모두를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 식물 부산물로서는 커피박 및 쌀겨 외에 식물을 원료로 하는 가공 과정에서 발생하는 부산물이라면 제한없이 사용할 수 있다.

상기 입제형 비료 조성물은 커피박 15~45중량부, 쌀겨 15~45중량부, 계분 15~45중량부, 황토 40~80중량부, 천매암 0.1~5중량부, 황토유황합제 3~7.5중량부(건조중량 기준), 카놀라유 기반 접착제 3~7.5중량부(건조중량 기준) 및 토착미생물 5~15중량부(건조중량 기준)를 포함할 수 있고, 바람직하게는 커피박 20~40중량부, 쌀겨 20~40중량부, 계분 20~40중량부, 황토 45~75중량부, 천매암 0.3~4.5중량부, 황토유황합제 3.5~7중량부(건조중량 기준), 카놀라유 기반 접착제 3.5~7중량부(건조중량 기준) 및 토착미생물 6~14중량부(건조중량 기준)를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 커피박 25~35중량부, 쌀겨 25~35중량부, 계분 25~35중량부, 황토 50~70중량부, 천매암 0.5~4중량부, 황토유황합제 4~6.5중량부(건조중량 기준), 카놀라유 기반 접착제 4~6.5중량부(건조중량 기준) 및 토착미생물 7~13중량부(건조중량 기준)를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

본 발명의 한 실시예에서는, 산야에서 부엽토를 채취하고, 채취한 부엽토를, 삶아서 으깬 고구마와 함께 여과망에 넣고 빗물에 투입하여 20~30℃에서 5일 동안 배양하여 토착 미생물 원액을 얻었다. 토착 미생물 원액에 쌀겨, 계분 및 커피박을 첨가하여 혼합물을 제조하고, 혼합물을 1차 발효하였다. 1차 발효물에 황토와 천매암을 혼합하여 2차 발효하였다. 별도로 황토유황합제(유황, 수산화나트륨, 물, 황토 분말, 천매암 분말, 천일염 및 패화석 포함)를 제조하고, 또한 카놀라유 기반의 접착제(물, 수산화칼륨, 카놀라유 포함)를 제조하였다. 2차 발효물에 제조한 황토유황합제, 카놀라유 기반의 접착제를 혼합하여 혼합물을 만들고, 조립기를 이용하여 입상화하여 입제를 제조하였다. 제조된 입제를 벼, 고추, 배추 재배시 비료 살포기를 사용하여 5포(60kg)/1000m²로 처리하였다.

위와 같이 제조된 황토유황합제로 벼종자를 침지하고 입제형 비료를 본답 기비로 벼에 처리한 경우에는 키다리병없이 묘판에서 생육이 양호하고, 이끼 제거 효과가 있으며, 모종의 근권이 넓고 활착이 3일 빨랐으며, 흰빛잎마름병과 도열병 발생이 없었고, 수확량도 8% 증수하였다(도 11 참조). 아울러, 왕우렁이, 긴꼬리 투구새우, 미꾸라지, 풍년 새우의 개체수가 증가하였다. 본 발명의 입제형 비료를 고추에 시비할 경우에는 유기합성농약을 사용하는 일반 관행 또는 유기농재배와 비교하였을 때, 시들음병 도장묘 발생이 거의 없고, 탄저병 발생이 적으며, 총채 벌레, 나방류, 진딧물 발생이 없었다(도 15 참조). 본 발명의 입제형 비료를 배추에 시비할 경우에는 무름병이 발생하지 않고, 생육이 양호하였으며 정식 후에 활착율이 빨랐고, 생체량도 증가하였다(도 16 내지 도 18 참조).

종래의 펠렛형 비료 제조시에 미생물 배합실, 배합기자재, 발효실(훈증실) 및 발효기와 기자재, 건조실 및 건조기자재, 펠렛 가공실, 냉각실 및 냉각기기자재, 포장실 및 포장기자재 등 투자 비용이 많이 필요하고, 유해 미생물을 사멸시키는 단계와, 유용 미생물을 발효시키는 단계가 각각 필요하여 총 32~38일이 소요되고, 후숙단계 18~22일로 총 50~60일 이상의 기간이 소요된다. 본 발명의 입제는 상기와 같은 종래의 펠렛형 비료 제조시에 소요되는 비용과 시간을 경감시킨 것으로서, 봄철부터 가을철의 기온을 이용하여 원료를 배합하고 토착미생물을 이용하여 발효하므로 별도의 발효 장치 및 훈증 시설을 설치할 필요가 없고, 비가림 시설과 조립기와 포장 설비만이 필요하므로 투자 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 발효기간도 총 15~18일로 종래의 펠렛형 비료 제조시보다 40여일 단축되는 효과가 있다.

본 발명의 입제형 비료의 입도는 평균입경(D₅₀)이 3~7mm일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 상기 입제형 비료의 입도(D₅₀)가 상한값을 초과하면 입자가 너무 커서 덩어리가 생겨서 입제의 분산성이 저하되고, 하한값 미만이면 입자가 너무 작기 때문에 살포시 바람에 날려 소실되는 등 시비시에 어려움이 있다.

이하, 본 발명을 제조예, 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예, 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

자연 발효 입제의 제조

본 발명의 비료에는 커피박, 쌀겨, 무항생제 사료를 급여한 닭(산란계)으로부터 얻은 계분, 황토, 토착미생물, 천매암, 황토유황합제가 포함되며, 이들 성분을 응집하기 위해서 카놀라유를 기반으로 하는 접착제가 사용된다. 하기 표 1에 본 발명의 입제 제조 단계를 간략하게 나타낸다.

단계별	수행내용	소요일 수	비고
1단계	지역별 복합 토착미생물 채취 및 미생물 배지 마련	1일	동일한 시간대 수행
	황토유황합제 만들기	1일	동일한 시간대 수행
	접착제 만들기	3~4일	숙성 기간
	지역별 복합 토착미생물배양	5~6일	배양 기간
2단계 (1차 발효)	토착미생물 원액, 식물 부산물, 계분을 미리 혼합하여 수분 함량을 60~70%로 한 후 발효	15~18일	발효 기간
3단계 (2차 발효)	1차 발효물에 황토, 천매암을 넣고 발효	2~3일	최종 발효 기간
4단계 (최종 배합)	2차 발효물에 수분 함량이 25~30%로 유지되도록 황토유황합제, 접착제를 동량 비율로 혼합	1일	입제 제조 준비 기간 (대형 야외선풍기 활용)
4단계	입제 제조		조립기 활용 작업
5단계	포대작업		조립기 활용 포대작업

[1-1] 토착미생물 원액 제조

산야(대나무, 부엽토, 벼그루터기)에서 부엽토를 1kg씩 총 5kg 채취하였다(도 1 참조). 부엽토 5kg을, 삶아서 으깬 고구마 또는 감자 2kg과 함께 다른 불순물이 없는 빗물이나 지하수 105l에 넣고 20~30℃에서 5일 동안 배양하였다. 배양 결과, 물 위에 흰색 앙금이 생기는 것을 확인하였다(도 2 참조). 제조된 토착미생물 원액은 107kg이었으며, 토착미생물 원액에서 부엽토와 배지를 제외하여 얻은 토착미생물이 포함된 용액의 중량은 100kg이었고, 그 건조중량은 25kg이었다. 부엽토와 배지 제거시 2~5㎜ 크기의 여과용 거름망(농협 영농자재 취급점)을 이용하였다(도 3 참조).

[1-2] 토착미생물 원액에 쌀겨, 계분, 커피박 첨가하여 1차 발효

실시예 [1-1]에서 배양하여 여과된 토착미생물이 포함된 용액 40kg (건조중량: 10kg)에 쌀겨(농협RPC) 30kg, 계분(하늘농장(전남 나주시 봉황면 소재)HACCP) 30kg, 커피박 30kg을 혼합하여 수분 함량이 65~75%가 되도록 한 후 20~30℃에서 7일 동안 발효하였다.

그 결과, 누룩 발효시 풍기는 냄새가 나면서, 하얀색, 검푸른 색깔의 토착미생물이 유의할만한 수준으로 증식이 증가하였다(도 4 참조).

[1-3] 황토, 천매암 첨가하여 2차 발효

상기 실시예 [1-2]의 발효물에 황토, 천매암을 첨가하여 2차 발효하였다. 혼합 비율은 중량 기준으로, 황토:천매암:실시예 [1-2]의 발효물=39:1:60로, 즉 실시예 [1-2]의 발효물 90kg에 대하여, 황토는 58.5kg 첨가하였고, 천매암은 1.5kg 첨가하였다. 혼합 후에 20~30℃에서 7일 동안 발효하였다.

[1-4] 황토유황합제의 제조

유황(미원화학주식회사), 수산화나트륨, 물을 중량기준으로 4:4:2로 혼합하여 수용성인 유황 40%인 고농도 액상 유황을 제조한다. 제조된 유황액 78l에 물 32l를 추가하여 25%의 수용성 유황액 100ℓ를 제조하였다. 제조된 25%의 수용성 유황액 100l에 황토분말(㈜한국황토) 500g, 천매암(알농바이오㈜) 분말 500g, 천일염(㈜햇빛소금 신안천일염) 1500g, 패화석(㈜청해환경) 500g을 첨가하고 혼합하여 황토유황합제 100kg을 제조하였고(도 5 참조), 그 건조 중량은 25kg이었다. 제조된 황토유황합제의 성분 분석 결과는 하기 표 2와 같다.

PH	EC(1.5)ds/m	om %	T-C%	T-N%
11.6	79.55	2.02	1.17	0.18
C/N	P₂O₅ %	S %	Ca0%	MgO%
11.37	0.043	24.6	0.005	-
Na₂O%	Fe mg·kg(-1)	Mn mg·kg(-1)	Zn mg·kg(-1)	Cu mg·kg(-1)
15.650	5.307	-	1.747	0.907
Cd mg·kg(-1)	Cr mg·kg(-1)	Ni mg·kg(-1)	Pb mg·kg(-1)	As mg·kg(-1)
-	0.04	-	-	-

[1-5] 접착제의 제조

물, 가성가리(수산화칼륨)(㈜유니트), 가성소다(수산화나트륨)(㈜영진), 카놀라유(영미산업(주))를 중량 기준으로 1:0.64:0.64:7.2 비율로 혼합한 후, 제조통(내쇼날푸라스틱)에 넣어 20~30℃에서 4일 동안 숙성시켰다. 숙성이 완료된 후, 처음에 넣은 물의 양에 대해서 중량 기준으로 80배를 넣고 혼합하여 접착제 100kg을 얻었고(도 6 참조), 그 건조 중량은 25kg이었다.

[1-6] 접착제에 포함되는 성분 함량 또는 식물유 종류에 따른 접착제의 물성 확인

[1-6-1] 접착제에 포함되는 성분 함량에 따른 접착제 상태 확인

접착제에 포함되는 성분 함량을 다르게 한 것 이외에는 상기 실시예 [1-5]의 방법과 동일하게 하여 접착제를 제조하였고, 제조된 접착제의 용해 정도, 층 분리 정도, 접착력 정도를 확인하였다. 접착제 성분에 따른 실험군은 하기 표 3에 나타낸다.

	함량(중량 기준)				접착제 상태
	물	수산화칼륨	수산화나트륨	카놀라유	접착제 상태
실시예 1-5	1	0.64	0.64	7.2	성분들이 용해가 잘되며 입제 조제시 결착성이 양호함
비교예 1	1	0.64	0.64	10.08	겔화되어 접착제로 사용이 어려움
비교예 2	1	0.64	0.64	4.32	물, 수산화칼륨, 카놀라유가 혼합하여도 용해되지 않고 3층으로 분리되어 접착제로 사용하기 어려움
비교예 3	1	0.896	0.64	7.2	물, 수산화칼륨, 카놀라유가 혼합하여도 용해되지 않아 사용이 어려움
비교예 4	1	0.384	0.64	7.2	수산화칼륨이 물, 카놀라유에 쉽게 용해되어 묽어져 접착력이 없기 때문에 사용이 어려움
비교예 5	1	-	0.64	7.2	물, 수산화나트륨, 카놀라유가 혼합하여도 묽은 상태여서 접착력이 없기 때문에 사용하기 곤란함

접착제 제조 결과, 실시예 1-5에서와 같이 염기성 물질과 카놀라유를 모두 포함하면서 중량 기준으로 혼합 비율이 염기성 물질:카놀라유가 1.28:7~8일 때 혼합이 잘 되며, 성분들이 충분히 용해되어 입제 제조시 결착성이 양호하였다. 반면에, 비교예 1 내지 비교예 5와 같이 염기성 물질과 카놀라유가 상기 혼합 비율 범위 밖에서 배합될 때, 제조된 접착제가 묽거나, 겔화되거나, 혼합되지 않아 접착제로 사용하기 어려운 것을 알 수 있었다.

상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 접착제 제조시에는 첨가되는 성분들의 함량이 중요하며, 함량에 따라 접착제의 용해 정도, 층 분리 정도, 접착력 정도가 달라지는 것을 알 수 있다(도 7 참조).

[1-6-2]접착제에 포함되는 식물유 종류에 따른 접착제 상태 확인

카놀라유대신 콩기름(비교예 6), 옥수수유(비교예 7), 해바라기유(비교예 8)를 포함시키는 것 이외에는 실시예 [1-5]의 방법과 동일하게 하여 접착제를 제조하였다.

그 결과, 카놀라유대신 다른 식물유를 사용한 경우에는 식물유와 수산화칼륨의 혼합이 미흡하여 층이 생기거나, 묽어서 접착제로 사용하기 어려운 것을 알 수 있었다. 예를 들면, 옥수수유 또는 콩기름을 사용할 경우에는 성분들의 혼합이 미흡하고 층이 분리되어 사용이 어렵고, 해바라기유를 사용할 경우에는 성분들의 혼합은 잘 되지만, 묽어서 사용이 어려운 문제점이 있었다(도 8 참조).

상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 접착제 제조시에는 다른 식물유보다는 카놀라유를 사용하였을 때 포함되는 성분들이 혼합이 잘 되고, 용해가 잘 되며, 제조된 접착제를 입제 제조에 사용시 입제의 결착성이 양호한 것을 알 수 있다.

[1-6-3]접착제의 종류에 따른 입제의 상태 확인

상기 실시예 [1-5]와 같이 접착제를 제조하고, 접착제를 입제 제조시 첨가하였을 때 입제의 상태를 확인하였다(실시예 1). 접착제를 포함시키지 않은 경우(비교예 9), 접착제에 포함되는 카놀라유대신에 다른 식물유, 예를 들면 콩기름(비교예 6) 또는 옥수수유(비교예 7)를 사용한 경우를 비교예로 하였다. 하기 표 4에 그 결과를 나타낸다.

	실시예 1의 입제	비교예 9 (접착제가 포함되지 않은 실시예 1의 입제)	비교예 6 (접착제에 카놀라유 대신 콩기름을 사용할 경우의 입제)	비교예 7 (접착제에 카놀라유대신 옥수수유를 사용할 경우의 입제)
입제끼리의 뭉침 정도	입제끼리 뭉침이 없어 보관, 살포가 편리	뭉쳐진 후 바로 붕괴되어 보관 살포하는데 불편	입제화가 불균일하며 쉽게 붕괴되어 보관 살포하는데 불편	입제화가 균일하나 쉽게 붕괴되어 보관 살포하는데 불편
입제 붕괴 정도	10일 후 관찰시 붕괴 입제 없음	입제화하였을 때 입제로 결착은 되었으나 곧 붕괴됨	10일 후 관찰시 전체 입제 중 45%의 입제가 붕괴됨	10일 후 관찰시 전체 입제 중 45%의 입제가 붕괴됨
지효성 효과	입제 성형이 양호하여 장기간에 걸처 붕괴되어 지속적으로 미생물 및 양분공급	살포 후 일시적 붕괴로 미생물이 현저히 감소되어 지속성이 결여됨	입제의 지효성은 입제화와 상관 관계로 양분 및 미생물이 일시 방출됨	살포 후 입제가 쉽게 붕괴되어 양분 및 미생물 일시 방출됨
물에 침지시 입제 붕괴 정도	5일 후 관찰시 입제 표면이 미미하게 용해됨	-	60분 지난 후 전체 입제 중 70%가 붕괴됨	60분 지난후 전체 입제 중 70%가 붕괴됨
입제 결착 정도	양호(1~2톤/m³)	불량	중간(0.4~0.7톤/m³)	중간(0.2~0.5톤/m³)
입제의 함수율	25~35%	입제화되지 않음	35~40%	35~40%
입경 균일 정도	3~7mm로 균일 살포하는데 편리	입제화되지 않음	입제가 불균일(가루, 1mm, 2~3mm, 4~10mm 등으로 여러가지 크기로 제조됨)	제조시 입제 크기3~7mm로 균일하나 쉽게 붕괴됨

그 결과, 카놀라유를 접착제에 포함시킨 실시예 1의 입제의 경우 입제로 제조한 후 입제끼리 뭉치는 정도가 낮아 살포가 편리하고, 입제 성형이 양호하여 지속적으로 미생물 및 양분을 공급하였으며, 입경도 3~7mm로 균일하여 살포하는데 편리하였다(도 9 및 도 10 참조).

반면, 실시예 [1-5]의 접착제를 포함시키지 않은 것 이외에는 실시예 1의 방법과 동일하게 하여 제조한 경우 포함되는 성분들의 뭉쳐지는 정도가 높고 입제화되지 않았으며, 뭉쳐진 후 바로 붕괴되어 지속성이 낮았다. 또한, 접착제 제조시 카놀라유대신에 콩기름을 사용하는 경우 입제가 불균일하고, 이에 따라 양분 및 미생물이 일시 방출되며, 옥수수유를 사용할 경우에는 입제화가 균일하기는 하지만 쉽게 붕괴되므로 보관 살포하는데 불편하고, 입제가 쉽게 붕괴되어 양분 및 미생물이 일시 방출되어 지효성이 낮은 것을 알 수 있었다(도 9 참조).

상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 입제 제조시에는 접착제에 다른 식물유보다는 카놀라유를 사용하였을 때 입제화가 균일하고, 입제 성형이 양호하여 장기간에 걸쳐 붕괴되어 양분 및 미생물을 지속적으로 공급할 수 있는 것을 알 수 있었다. 아울러, 옥수수유 및 콩기름은 최근 유전자 조작 식물을 이용하여 제조되므로 안정성의 측면을 고려할 때 곤란성이 있고, 시중에 판매되고 있는 제품들이 고가이기 때문에 비료 제조시 사용하기에는 경제성이 없는 측면이 있다.

[1-7] 입제 제조

실시예 [1-3]에서 발효가 완료된 발효물 120kg에 실시예 [1-4]에서 제조한 황토유황합제 20kg (건조중량: 5kg), 실시예 [1-5]에서 제조한 접착제 용액 20kg (건조중량: 5kg)을 첨가하여 수분 60~70%가 되도록 혼합하여 15~18일 동안 발효하였다. 발효가 완료된 후 발효물을 대형야외선풍기를 활용하여 수분 20~25%가 되도록 조절하였다. 수분이 조절된 발효물을 조립기를 이용하여 입상화하고, 건조하여 입제(D₅₀: 3~7mm)(138.5)kg을 제조하였다. 제조된 입제는 비료살포기를 사용하여 5포(60kg)/1000m²로 처리하였다.

실시예 1의 입제를 벼에 시비할 경우 작물 생육, 토양에 미치는 영향 확인

[2-1] 벼 재배시 처리

벼 품종으로는 새일미벼로 하였고, 대조군은 일반 관행(유기합성농약 사용, 화학비료 사용) 또는 유기농으로 재배되는 벼로 하였다. 모종을 논에 이식한 후 모종의 활착율, 병 발생율, 이끼 발생 정도, 생태계 복원 정도를 확인하였다. 일반 관행 재배시에는 수도용 농약에 있어서, 논잡초약은 만천하, 선봉장, 부자논 등을 사용하였고, 살충제는 뉴명콤비, 하우스왕 등을 사용하였으며, 종자소독약으로는 큰나락을 사용하였고, 살균제로는 빔, 솔라자를 사용하였다. 원예용 약제는 다이센엠-45, 인트라콜 등을 사용하였고, 비료는 알찬들, 푸러스3 등을 사용하였다. 유기농재배에서는 일반 관행에서 사용되는 유기합성농약, 화학비료대신에 토양 관리용 자재, 작물 생육 관리용 자재, 병충해 관리용 자재를 사용하였다. 특히, 토양 개량 및 작물 생육을 위해서, 퇴비화된 가축 배설물, 식품 및 섬유공장의 유기적 부산물, 식물잔류물로 만든 퇴비, 자연 암석 분말 등을 별도의 가공없이 사용하였다.

[2-1-1] 벼 생육 정도 평가

묘판에 시판되는 비료와 본 발명의 입제를 각각 처리하고, 종자를 파종하였다. 파종하고 15일 후에 벼(어린 모)의 생육 정도를 평가하였다.

그 결과 시판되는 비료를 사용한 일반 관행에 비해서, 본 발명의 입제를 사용할 경우, 키다리병 없이 묘판에서 생육이 양호하며, 묘판 밑으로 뻗어나온 뿌리가 더 많이 생긴 것을 확인하였다(도 11 참조).

[2-1-2] 이끼 제거 효과 확인

물이끼는 인산 성분이 지나치게 많은 논이나 깨끗하지 않은 농업용수를 사용한 논에서 발생하며, 고온과 가뭄이 지속될 때 발생율이 높다. 모내기한 논에 이끼가 발생하면 뿌리가 완전히 내리지 못한 어린모를 덮어버려 전혀 자라지 못하게 하며, 햇빛을 차단해 논물의 온도를 낮추어 생장을 억제하기도 한다. 본 발명의 입제가 이끼 제거에 효과가 있는지 확인하기 위해서 이끼가 발생한 새일미벼를 모내기한 논에 본 발명의 입제를 처리하였다.

본 발명의 입제를 처리하고 7일 후 확인한 결과, 본 발명의 입제를 처리함으로써, 이끼가 제거되는 것을 알 수 있었다(도 12 참조).

[2-1-3] 모내기 후 벼의 활착율, 병충해 정도 평가

모내기 전에 일반 관행 및 본 발명의 입제를 각각 시비하여 토양 처리를 하고, 모내기하고 20일 후에 근권 영역, 활착 정도, 병충해 정도를 평가하였다. 근권은 생장하는 뿌리가 물질을 섭취하고 저장함으로써, 뿌리 근처의 구성 생물의 비율이 달라지는 등 다양한 변화가 일어나게 되는 영역이다. 활착은 모낸 3~4일 후, 모의 잎의 색깔 등의 생육 상태를 먼저 확인하고, 모 포기 전체를 채취하여 뿌리가 뻗은 상태를 확인하여 평가하였다.

확인 결과, 일반 관행과 다른 유기농 재배지의 포장에서 모종의 근권이 적고 활착이 늦은 것에 비하여, 본 발명의 입제를 처리한 포장의 경우 근권이 넓고 활착이 3일 빠른 것을 확인하였다(도 13 참조). 아울러, 흰빛잎마름병과 도열병 발생이 없었으며, 수확량도 8% 정도 증수하였다.

[2-1-4] 생태계 복원 효과 평가

모내기 전에 일반 관행 및 본 발명의 입제를 각각 시비하여 토양 처리를 하고, 모내기하였으며, 30일 후에 왕우렁이, 긴꼬리 투구새우, 미꾸라지, 풍년 새우의 개체수를 조사하였다.

조사 결과, 일반 관행에 비해서, 본 발명의 입제를 시비한 경우에 수중 용융 산소량이 증가하여 논에 서식하는 붕어, 미꾸라지의 활동이 활발하였고, 붕어, 미꾸라지를 비롯한 왕우렁이, 긴꼬리 투구새우, 풍년 새우의 개체수가 증가하였으며, 이러한 결과로부터 본 발명의 비료를 사용할 경우, 생태계 복원에 도움이 되는 것을 알 수 있었다(도 14 참조).

실시예 1의 입제를 고추에 시비할 경우 작물 생육에 미치는 영향 확인

품종으로는 독야청청(신젠타종묘)을 사용하였으며, 일반 관행 재배, 유기농 재배 및 본 발명의 입제를 사용한 경우를 비교하였다.

묘판에서 육묘시에는 일반 관행 재배지에서는 유기합성농약을 사용하였기 때문에 병이 발생하지 않았고, 유기농 재배지에서는 시들음병 도장묘의 발생율이 8% 정도였으나, 본 발명의 입제를 사용한 포장의 경우 시들음병 도장묘의 발생이 거의 없는 것으로 확인되었다.

아울러, 역병, 탄저병 및 고추에서 발생하는 충해에 대해서도 일반 관행 재배지에서는 유기합성농약을 사용하여도 병해충 발생이 있었으며, 유기농 재배 포장에서도 탄저병 발생이 20% 정도 발생하였고, 총채 벌레와 나방류 진딧물이 다량 발생하였다. 반면에, 본 발명의 입제를 사용한 경우 병해충 발생이 없었으며, 생육이 양호하여 11월말까지도 수확이 가능하였다(도 15 참조).

또한, 본 발명의 입제를 사용한 포장의 경우 묘판에서 생육이 양호하였으며, 모종을 정식한 후 확인하였을 때, 일반 관행 재배지 또는 유기농 재배지에 비해서 활착율이 2일 정도 빠른 것을 확인하였다.

실시예 1의 입제를 배추에 시비할 경우 작물 생육에 미치는 영향 확인

품종으로는 통큰맛짱배추(동부한농종묘부)를 사용하였으며, 일반 관행 재배, 유기농 재배 및 본 발명의 입제를 사용한 경우를 비교하였다.

묘판에서는 일반 관행 재배지에서는 유기합성농약을 사용하여 병이 발생하지 않았으나 배추에서 농약 냄새가 났고, 유기농 재배지에서는 무름병 발생률이 10% 정도였고 활착율이 느렸으며 생장속도도 7일 정도 느렸고, 배추 색깔이 연한 녹색이었고 잎에 병반이 있었다. 반면에, 본 발명의 입제를 사용한 포장의 경우 일반 관행 재배지나 유기농 재배지에 비해서 검푸른진 녹색을 띄었으며 배추 폭이 꽉 찼고, 묘판에서 생육이 양호하였으며 정식 후 활착율이 빨랐다.

배추에서 발생하는 근부병(뿌리썩음병), 거세미나방 무름병과 충해 발생 정도에 있어서는 일반 관행 재배의 경우 유기합성농약을 사용하여도 병해충 발생이 있었으며, 유기농 재배지에서는 9% 정도 발생하였으나, 본 발명의 입제를 사용한 포장에서는 병해충 발생이 없었다(도 16 및 도 17 참조).

아울러, 배추를 수확하고 증량 정도를 확인한 결과, 일반 관행 재배지에서 재배된 배추는 0.98kg이었으나, 본 발명의 입제를 사용한 경우에는 1.95kg로서 약 2배 이상으로 생체량이 증가하였다(도 18 참조).

이와 같은 결과로부터 본 발명의 입제를 사용하면 작물의 생착율을 높이고, 농약을 사용하지 않고서도 병충해를 감소시키며, 배추의 생산성도 증대시키는 것을 알 수 있다.

실시예 2 내지 4의 결과를 종합하면, 1) 식물 가공 공정에서 버려지는 식물 부산물을 이용함으로써 생산 원가가 30% 정도 감소되고, 환경 오염 정도를 감소시키며, 2) 시비하고자 하는 지역의 토착미생물을 이용함으로써 지역에 특화된 미생물들의 작물의 병 발생의 억제·작물생장촉진·오염원 분해로 인한 생물 정화·충해에 대한 생물학적 방제·토양 내 바이오 필름의 형성 기능을 활용할 수 있으며, 3) 식물 부산물과 토착미생물을 응집시키기 위해 카놀라유 기반의 접착제를 사용함으로써 화학 접착제를 사용할 때보다 환경 오염 정도가 낮아지고, 화학 접착제에 의한 채소류의 오염 정도도 낮은 장점이 있다.

아울러, 일반 관행에서 화학 비료를 기비로 사용하면 작물생육에 따라 화학비료 또는 영양제 등으로 2~3회 웃거름을 시용해야 하는데, 본 발명의 입제를 기비로 사용했을 경우에는 작물생육기간 동안 비절 현상이 없어 화학비료 또는 영양제를 추가로 처리하지 않아도 되었다. 따라서, 본 발명의 입제는 한번의 처리만으로도 토양을 복원하며 작물생육 촉진 효과가 있음을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 아니하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims

식물 부산물; 토착미생물; 및 카놀라유 기반 접착제를 포함하고,
상기 카놀라유 기반 접착제는 염기성 물질과 카놀라유를 1.28:7~8의 중량비로 포함하는 혼합물인 입제형 비료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 카놀라유 기반 접착제는 염기성 물질과 카놀라유를 1.28:7.2의 중량비로 포함하는 혼합물인 입제형 비료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 입제형 비료 조성물은 축산 분뇨, 황토, 천매암 및 황토유황합제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 더 포함하는 입제형 비료 조성물.
청구항 3에 있어서,
상기 황토유황합제는 유황, 수산화나트륨, 황토, 천매암, 소금 및 패화석을 포함하는 입제형 비료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 식물 부산물은 커피박 및 쌀겨 중 적어도 하나인 입제형 비료 조성물.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입제형 비료 조성물은 커피박 15~45중량부, 쌀겨 15~45중량부, 계분 15~45중량부, 황토 40~80중량부, 천매암 0.1~5중량부, 황토유황합제 3~7.5중량부(건조중량 기준), 카놀라유 기반 접착제 3~7.5중량부(건조중량 기준), 및 토착미생물 5~15중량부(건조중량 기준)로 포함하는 입제형 비료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 입제형 비료는 평균 입경(D₅₀)이 3~7mm인 입제형 비료 조성물.